Robot moden boleh melakukan banyak perkara. Tetapi pada masa yang sama, mereka jauh dari kemudahan manusia dan keanggunan pergerakan. Dan kesalahannya adalah - otot buatan yang tidak sempurna. Para saintis dari banyak negara cuba menyelesaikan masalah ini. Artikel ini akan ditumpukan kepada gambaran ringkas tentang ciptaan mereka yang menakjubkan.
Otot polimer daripada saintis Singapura
Langkah ke arah lebih banyak robot humanoid telah dibuat baru-baru ini oleh pencipta dari Universiti Nasional Singapura. Hari ini, android kelas berat dikuasakan oleh sistem hidraulik. Kelemahan ketara yang terakhir adalah kelajuan rendah. Otot tiruan untuk robot, yang dibentangkan oleh saintis Singapura, membolehkan cyborg bukan sahaja mengangkat objek yang 80 kali lebih berat daripada berat mereka sendiri, tetapi juga melakukannya secepat manusia.
Reka bentuk inovatif yang terbentang lima kali panjangnya membantu robot "berkeliling" walaupun semut, yang diketahui mampu membawa objek 20 kali lebih berat daripada berat badan mereka sendiri. Otot polimer mempunyai kelebihan berikut:
- fleksibiliti;
- kekuatan yang menarik;
- keanjalan;
- keupayaan untuk menukar bentuknya dalam beberapa saat;
- keupayaan untuk menukar tenaga kinetik kepada tenaga elektrik.
Walau bagaimanapun, saintis tidak akan berhenti di situ - mereka merancang untuk mencipta otot buatan yang membolehkan robot mengangkat beban 500 kali lebih berat daripada dirinya!
Penemuan dari Harvard - otot daripada elektrod dan elastomer
Pencipta yang bekerja di Pusat Pengajian Sains Gunaan dan Kejuruteraan di Universiti Harvard telah mempersembahkan otot tiruan baharu secara kualitatif untuk apa yang dipanggil robot "lembut". Menurut saintis, idea mereka, yang terdiri daripada elastomer lembut dan elektrod, yang termasuk tiub nano karbon, tidak kalah kualitinya dengan otot manusia!
Semua robot yang wujud hari ini, seperti yang telah disebutkan, adalah berdasarkan pemacu, yang mekanismenya adalah hidraulik atau pneumatik. Sistem sedemikian dikuasakan oleh udara termampat atau tindak balas bahan kimia. Ini menjadikannya mustahil untuk membina robot yang selembut dan pantas seperti manusia. Para saintis Harvard telah menghapuskan kelemahan ini dengan mencipta konsep baru secara kualitatif otot buatan untuk robot.
"Otot" cyborg baharu ialah struktur berbilang lapisan di mana elektrod tiub nano yang dicipta dalam makmal Clark mengawal lapisan atas dan bawah elastomer fleksibel, hasil idea saintis dari Universiti California. Otot sedemikiansesuai untuk kedua-dua android "lembut" dan instrumen laparoskopi dalam pembedahan.
Para saintis Harvard tidak berhenti pada ciptaan hebat ini. Salah satu perkembangan terbaru mereka ialah biorobot pari. Komponennya ialah sel otot jantung tikus, emas dan silikon.
Penciptaan kumpulan Bauchmann: satu lagi jenis otot buatan berdasarkan tiub nano karbon
Kembali pada tahun 1999 di bandar Kirchberg di Australia pada mesyuarat ke-13 International Winter School on the Electronic Properties of Innovative Materials, saintis Ray Bauchman, yang bekerja di Allied Signal dan mengetuai kumpulan penyelidikan antarabangsa, membuat pembentangan. Siaran beliau adalah tentang membuat otot tiruan.
Pembangun yang diketuai oleh Ray Bauchman dapat membayangkan tiub nano karbon dalam bentuk kepingan kertas nano. Tiub dalam ciptaan ini dalam setiap cara yang mungkin saling berkait dan bercampur antara satu sama lain. Kertas nano itu sendiri menyerupai kertas biasa dari segi penampilan - ia boleh dipegang dengan tangan, dipotong menjadi jalur dan kepingan.
Eksperimen kumpulan itu kelihatan sangat mudah - saintis melampirkan kepingan kertas nano pada sisi berbeza pita pelekat dan menurunkan struktur ini ke dalam larutan konduktif elektrik yang masin. Selepas bateri voltan rendah dihidupkan, kedua-dua jalur nano memanjang, terutamanya yang disambungkan ke kutub negatif bateri elektrik; kemudian kertas itu digulung. Model otot buatan berfungsi.
Bauhman sendiri percaya bahawa ciptaannya selepas pemodenan kualitatifakan mengubah robotik dengan ketara, kerana otot karbon tersebut, apabila dibengkokkan / dilanjutkan, mencipta potensi elektrik - ia menghasilkan tenaga. Di samping itu, otot sedemikian adalah tiga kali lebih kuat daripada manusia, boleh berfungsi pada suhu yang sangat tinggi dan rendah, menggunakan arus dan voltan rendah untuk kerja mereka. Sangat mungkin untuk menggunakannya untuk prostetik otot manusia.
Universiti Texas: otot tiruan yang diperbuat daripada tali pancing dan benang jahit
Salah satu yang paling menarik ialah hasil kerja pasukan penyelidik dari Universiti Texas, yang terletak di Dallas. Dia berjaya mendapatkan model otot buatan, dalam kekuatan dan kuasanya mengingatkan enjin jet - 7.1 hp / kg! Otot sedemikian beratus kali lebih kuat dan lebih produktif daripada otot manusia. Tetapi perkara yang paling menakjubkan di sini ialah ia dibina daripada bahan primitif - tali pancing polimer berkekuatan tinggi dan benang jahit.
Pemakanan otot sedemikian ialah perbezaan suhu. Ia disediakan oleh benang jahit yang disalut dengan lapisan nipis logam. Walau bagaimanapun, pada masa hadapan, otot robot mungkin didorong oleh perubahan suhu persekitaran mereka. Sebenarnya, harta ini mungkin digunakan pada pakaian yang menyesuaikan cuaca dan peranti lain yang serupa.
Jika polimer dipintal ke satu arah, ia akan mengecut secara mendadak apabila dipanaskan dan dengan cepat meregang apabila disejukkan, dan jika ia dipintal ke arah yang bertentangan, ia akan menjadi bertentangan sepenuhnya. Reka bentuk mudah sedemikian boleh, sebagai contoh, memutarkan rotor keseluruhan pada kelajuan 10 ribu putaran / min. Tambahan pulaotot tiruan daripada tali pancing kerana ia mampu mengecut sehingga 50% daripada panjang asalnya (manusia hanya sebanyak 20%). Di samping itu, mereka dibezakan oleh daya tahan yang menakjubkan - otot ini tidak "letih" walaupun selepas satu juta ulangan tindakan!
Dari Texas ke Amur
Penemuan saintis dari Dallas telah memberi inspirasi kepada ramai saintis dari seluruh dunia. Bagaimanapun, hanya seorang pakar robotik berjaya mengulangi pengalaman mereka - Alexander Nikolaevich Semochkin, ketua makmal teknologi maklumat di Universiti Pedagogi Negeri Belarusia.
Pada mulanya, pencipta dengan sabar menunggu artikel baharu dalam Sains tentang pelaksanaan besar-besaran ciptaan rakan sekerja Amerika. Oleh kerana ini tidak berlaku, saintis Amur memutuskan dengan orang yang berfikiran sama untuk mengulangi pengalaman indah dan mencipta otot tiruan dari dawai tembaga dan tali pancing dengan tangan mereka sendiri. Tetapi, sayangnya, salinan itu tidak berdaya maju.
Inspirasi daripada Skolkovo
Kembali ke eksperimen yang hampir terbengkalai Alexander Semochkin dipaksa secara kebetulan - saintis itu menghadiri persidangan robotik di Skolkovo, di mana dia bertemu dengan orang yang berfikiran sama dari Zelenograd, ketua syarikat Neurobotics. Ternyata, jurutera syarikat ini juga sibuk mencipta otot daripada tali pancing, yang agak berdaya maju.
Kembali ke tanah airnya, Alexander Nikolaevich mula bekerja dengan semangat yang diperbaharui. Dalam sebulan setengah, dia bukan sahaja dapat memasang otot buatan yang boleh digunakan, tetapi juga untuk mencipta mesin untuk memutarnya, yang membuat gegelung tali pancing.boleh berulang.
Otot tiruan pengumuman
Untuk mencipta otot lima sentimeter, A. N. Semochkin memerlukan beberapa meter dawai dan 20 cm tali pancing biasa. Mesin "pengeluaran" otot cetakan 3D, dengan cara itu, memutar otot dalam masa 10 minit. Kemudian struktur diletakkan di dalam ketuhar yang dipanaskan hingga +180 darjah Celsius selama setengah jam.
Anda boleh mengaktifkan otot sedemikian dengan bantuan arus elektrik - hanya sambungkan puncanya ke wayar. Akibatnya, ia mula menjadi panas dan memindahkan habanya ke tali pancing. Yang terakhir diregangkan atau mengecut - bergantung pada jenis otot yang dipintal peranti.
Rancangan Pencipta
Projek baharu Alexander Semochkin adalah untuk "mengajar" otot yang dicipta untuk kembali ke keadaan asal dengan lebih cepat. Ini boleh dibantu oleh penyejukan cepat wayar kuasa - saintis mencadangkan bahawa proses sedemikian akan berlaku lebih cepat di bawah air. Selepas otot sedemikian diperoleh, Iskanderus, robot antropomorfik Universiti Pedagogi Negeri Belarusia, akan menjadi pemilik pertamanya.
Saintis itu tidak merahsiakan ciptaannya - dia menyiarkan video di YouTube, dan juga merancang untuk menulis artikel dengan arahan terperinci untuk mencipta mesin yang memutar otot daripada tali pancing dan wayar.
Masa tidak berhenti - otot tiruan yang kami beritahu anda sudah digunakan dalam pembedahan untuk endo-danoperasi laparoskopi. Dan di makmal "Disney" dengan penyertaan mereka, mereka memasang tangan yang berfungsi.
